Тропические циклоны где бывают. Тропические ураганы. Что такое «Эффект Фуджихара»

Тропические циклоны, ураганы, тайфуны

Особо опасным явлением природы являются глубокие циклоны различного происхождения, с которыми связаны сильные ветры, обильные осадки, нагоны и высокие ветровые волны в море. Глубина циклона определяется значением давления воздуха в его центре.

Размеры и мощность глубоких циклонов зависит от многих факторов и, в первую очередь, от места их зарождения. Наибольшей мощностью отличаются циклоны, зародившиеся в тропической полосе широт. Их называют тропическими в отличие от внетропических циклонов (extratropical cyclones), среди которых выделяют циклоны умеренных широт и арктические циклоны. Чем выше географическая широта зарождения циклона, тем меньше его предельная мощность.

Тропические циклоны несут в себе колоссальные запасы энергии и обладают большой разрушительной силой. Кинетическая энергия среднего по размерам тропического циклона сравнима с энергией взрыва нескольких мощных водородных бомб и составляет около 10 % всей кинетической энергии северного полушария.

Наиболее часто (в 87 % случаев) тропические циклоны возникают между широтами 5° и 20°. В более высоких широтах они возникают лишь в 13 % случаев. Никогда не отмечалось возникновение тропических циклонов севернее 35° с. ш. и южнее 22° ю. ш.

Тропические циклоны могут возникать в любое время года в тропических частях всех океанов, за исключением юго-восточной части Тихого океана и южной части Атлантики. Чаще всего они образуются в северной части тропической зоны Тихого океана: здесь в среднем за год прослеживается около 30 циклонов. Основной сезон развития тропических циклонов - август-сентябрь, зимой и весной их повторяемость весьма незначительна.

Тропические циклоны обычно зарождаются над океанами, а затем движутся над их акваториями и выходят на побережье континентов, островов, обрушивая на них сильнейшие ветры, потоки дождя, вызывая нагонную волну до 8 м высотой, а также волны в открытом море, высотой свыше 10 м.

Тропические циклоны, достигшие значительной интенсивности, в каждом районе имеют свое название. В восточной части Тихого океана и в Атлантике их называют ураганами (от испанского слова «уракан» или английского «харикейн»), в странах полуострова Индостан - циклонами или штормами, на Дальнем Востоке - тайфунами (от китайского слова «тай», что означает сильный ветер). Есть и менее распространенные местные названия: «вилли-вилли» -в Австралии, «вилли-вау» - в Океании и «багио» - на Филиппинах.

Для описания интенсивности тропических циклонов используется шкала Саффир-Симпсона (Saffir-Simpson scale), приведенная в табл. 3.3.1.1. Из нее видно, что по мере углубления циклона в нем возрастает скорость ветра и высота нагонной волны, а сам циклон классифицируется либо как шторм, либо как ураган с первой по пятую категории.

Эта шкала используется практически всеми центрами по наблюдениям за ураганами и тайфунами. В последнее время шкала Саффир-Симпсона стала использоваться и для классификации глубоких внетропических циклонов, достигших силы штормы или урагана. Из этой таблицы следует, что ураганы и тайфуны имеют пять категорий (от урагана или тайфуна первой категории H1 до урагана или тайфуна пятой категории Н5). Тропические депрессии и тропические штормы на категории не делятся.

Таблица 3.3.1.1. Шкала тропических циклонов

В жизненном цикле тропического циклона можно выделить четыре стадии:

1. Стадия формирования. Начинается с появления первой замкнутой изобары. Давление в центре циклона опускается до 990 мб. Лишь около 10 % тропических депрессий получает дальнейшее развитие.

2. Стадия молодого циклона, или стадия развития. Циклон начинает быстро углубляться, т.е. отмечается интенсивное падение давления. Ветры ураганной силы образуют вокруг центра кольцо радиусом 40-50 км.

3. Стадия зрелости. Падение давления в центре циклона и увеличение скорости ветра постепенно прекращаются. Область штормовых ветров и интенсивных ливней увеличивается в размерах. Диаметр тропических циклонов в стадии развития и в зрелой стадии может колебаться от 60-70 до 1000 км.

4. Стадия затухания. Начало заполнения циклона (роста давления в его центре). Затухание происходит при перемещении тропического циклона в зону более низких температур поверхности воды или при переходе на сушу. Это связано с уменьшением притока энергии (тепла и влаги) с поверхности океана, а при выходе на сушу еще и с увеличением трения о подстилающую поверхность.

После выхода за пределы тропиков тропический циклон может потерять свои специфические свойства и превратиться в обычный циклон внетропических широт. Случается и так, что тропические циклоны, оставаясь в тропиках, выходят на материк. Здесь они быстро заполняются, но при этом успевают произвести много разрушений.

С давних лет существует практика присваивания разрушительным ураганам и тайфунам имен собственных. В разные времена принципы присваивания имен менялись. На протяжении сотен лет ураганам Карибского бассейна присваивались имена святых по церковному календарю, на день которых приходилось обрушение разрушительного урагана на крупный населенный пункт.

Под этими именами ураганы входили в летописи и легенды. Примером является ураган Санта Анна, обрушившийся 26 июля 1825 г. на Пуэрто-Рико с исключительной силой. В конце XIX в. австралийский метеоролог Клемент Рэгг стал называть тропические штормы женскими именами. С 1953 г. Национальный центр ураганов США стал публиковать предварительные списки, по которым получали имена атлантические тропические штормы.

До 1979 г. в нем употреблялись только женские имена. С 1979 г. используются как женские, так и мужские имена. Практика составления предварительных списков ураганов и тайфунов распространилась на все регионы. Сейчас таких регионов в Мировом океане насчитывается 11. Эти предварительные списки по всем регионам создаются и обновляются специальным международным комитетом Всемирной метеорологической организации (ВМО).

Поражающие факторы ураганов и тайфунов:

Кинетическая энергия ветра;

Интенсивные осадки;

Нагонная волна;

Штормовые волны значительной высоты.

Сопутствующие ОЯП: сильный ветер, сильное волнение, интенсивные дожди, сильный град, паводки, наводнения, обвалы, оползни, эрозия и переработка берегов.

Ураганы наносят колоссальный ущерб побережьям Северной и Южной Америки, островам на пути их распространения. Они обрушиваются на эти побережья с частотой один раз в несколько лет, образуя иногда серии в течение одного года. Один из самых разрушительных ураганов - Mitch в октябре 1998 г. унес жизни 10000 человек в Гондурасе и Никарагуа и оставил без крыши над головой 2 млн. человек.

Ураган вызвал самые сильные наводнения в этих странах за последние двести лет. Общий экономический ущерб от действия урагана превысил 5 млрд. долл. США. Наибольший в мире экономический ущерб нанес ураган Andrew, пронесшийся над территорией США с 23 по 27 августа 1992 г. Страховщики выплатили 17 млрд. долл. США, что покрыло около 57 % убытков от урагана.

Слаборазвитые страны Карибского бассейна несут тяжелейшие ущербы от ураганов, последствия которых они восстанавливают годами. Ураганы в средних широтах бывают редко: один раз в 8-10 лет. В январе 1923 г. ураган захватил всю Европейскую часть СССР, центр урагана прошел через Вологду. В сентябре 1942 г. ураган пронесся над центральными районами Европейской части нашей страны.

Разница давлений была очень велика, а поэтому местами образовывались ветры ураганной скорости. Обычная скорость движения циклонов - 30-40 км/ч; но бывают скорости более 80 км/ч. Сентябрьский циклон 1942 г. за одни сутки прошел 2400 км (т.е. скорость его передвижения была 100 км/ч). 18 ноября 2004 г. ураган обрушился на Германию, затем переместился на Польшу и Калининград.

В Германии скорость ветра достигала 160 км/ч, в Польше 130 - км/ч, в Калининграде - 120 км/ч. В этих странах погибло 11 человек, из них 7 в Польше. Везде ураган вызвал наводнения, обрывы линий электропередачи, повреждения крыш домов, вывернул деревья.

Ежегодные убытки от тайфунов приносят значительный урон экономике ряда стран Азии. Большинство экономически слаборазвитых стран с большим трудом восстанавливают ущерб, причиняемый тайфунами. Из 25-30 тайфунов, которые каждый год появляются над западной частью Тихого океана, на Японское море и Приморский край, т.е. на территорию России, выходят в различные годы от одного до четырех тайфунов, принося резкое ухудшение погоды и вызывая значительные экономические ущербы.

Все они возникают над океаном к северо-востоку от Филиппин. Средняя продолжительность существования тайфуна составляет 11 дней, а максимальная - 18 дней. Минимальное давление, наблюдавшееся в таких тропических циклонах, колеблется в широких пределах: от 885 до 980 гПа, но при выходе тайфунов на нашу территорию давление в их центрах повышается до 960-1005 гПа.

Максимальные суточные суммы осадков достигают 400 мм, а скорость ветра - 20-35 м/с. В 2000 г. на территорию Приморья вышли четыре тайфуна, один из которых - BOLAVEN - оказался самым разрушительным: было затоплено 116 населенных пунктов, повреждено 196 мостов и около 2000 км автомобильных дорог. В общей сложности пострадало 32 000 человек и один человек погиб. Экономический ущерб составил более 800 млн. руб.

Прогноз ураганов и тайфунов, обнаружение их зарождения, отслеживание их траекторий является важнейшей задачей метеорологических служб многих стран, в первую очередь, США, Японии, Китая, России. Для решения этих задач используются космические методы мониторинга, моделирование атмосферных процессов, синоптические прогнозы.

Для уменьшения ущерба от ураганов и тайфунов, в первую очередь, в части человеческих жертв, используются методы оповещения, эвакуации, адаптации промышленных процессов, инженерная защита берегов, зданий, сооружений.

Тропические циклоны

Тропические циклоны несут в себе колоссальные запасы энергии и обладают большой разрушительной силой. Кинетическая энергия среднего по размерам циклона сравнима с энергией взрыва нескольких мощных водородных бомб и составляет около 10% всей кинетической энергии северного полушария.

Несмотря на то, что в большинстве стран действует система предупреждений о тропических циклонах, прохождение каждого из них сопровождается нежелательными для человека последствиями. Человеческие жертвы и огромный материальный ущерб связаны с ураганными ветрами, наводнениями, вызываемыми сильными ливнями, а также штормовыми нагонами воды (нагон - подъем воды вдоль берега при движении циклона на сушу, может достигать 8 м и более).

Один из самых разрушительных ураганов - "MITCH" в октябре 1998 г. унес жизни 10 000 человек в Гондурасе и Никарагуа и оставил без крыши над головой 2 млн. человек. В этих странах произошли самые сильные за последние 200 лет наводнения. Общий экономический ущерб от действия урагана превысил 5 млрд. долларов.

Районы зарождения тропических циклонов

Тропические циклоны могут возникать в любое время года в тропических частях всех океанов, за исключением юго-восточной части Тихого океана и южной части Атлантики . Чаще всего они образуются в северной части тропической зоны Тихого океана: здесь в среднем за год прослеживается около 30 циклонов. Основной сезон развития тропических циклонов - август - сентябрь, зимой и весной их повторяемость весьма незначительна.

Наиболее часто (в 87% случаев) тропические циклоны возникают между широтами 5° и 20° . В более высоких широтах они возникают лишь в 13 % случаев. Никогда не отмечалось возникновение циклонов севернее 35° северной широты и южнее 22° южной широты. Тропические циклоны, достигшие значительной интенсивности, в каждом районе имеют свое название. В восточной части Тихого океана и в Атлантике их называют ураганами (от испанского слова «уракан» или английского «харикейн»), в странах полуострова Индостан - циклонами или штормами, на Дальнем Востоке - тайфунами (от китайского слова «тай», что означает сильный ветер). Есть и менее распространенные местные названия: «вилли-вилли» - в Австралии, «вилли-вау» - в Океании и «багио» - на Филиппинах.

Тайфунам Тихого океана и ураганам Атлантики присваивают имена согласно установленным спискам. Для тайфунов используются четыре списка имен , для ураганов установлен один. Каждому тайфуну или урагану, образовавшемуся в данном календарном году, кроме имени присваивается порядковый номер двухзначная цифра года: например, 0115, что означает пятнадцатый по счету номер тайфуна в 2001 году.

Причины возникновения и эволюция тропических циклонов

Тропические циклоны образуются там, где наблюдается высокая температура поверхности воды (выше 26°), а разность температур вода-воздух более 2°. Это приводит к усилению испарения, увеличению запасов влаги в воздухе, что в известной степени определяет накопление тепловой энергии в атмосфере и способствует вертикальному подъему воздуха. Появляющаяся мощная тяга увлекает все новые и новые объемы воздуха, нагревшиеся и увлажнившиеся над водной поверхностью. Вращение Земли придает подъему воздуха вихревое движение, и вихрь становится подобным гигантскому волчку, энергия которого грандиозна.

Центральную часть воронки называют «глазом бури ». Это феноменальное явление, которое поражает особенностями своего «поведения». Когда глаз бури хорошо выражен, на его границе осадки внезапно прекращаются, небо проясняется, а ветер значительно ослабевает, иногда до штиля. Форма глаза бури может быть самой разной, она постоянно меняется. Иногда встречается даже двойной глаз. Средний диаметр глаза бури в хорошо развитых циклонах равен 10 - 25 км, а в разрушительных он составляет 60 - 70 км.

Тропические циклоны в зависимости от их интенсивности называют :

1. Тропическое возмущение - скорости ветра небольшие (менее 17 м/с).

2. Тропическая депрессия - скорость ветра достигает 17 - 20 м/с.

3. Тропический шторм - скорость ветра до 38 м/с.

4. Тайфун (ураган) - скорость ветра превышает 39 м/с.

В жизненном цикле тропического циклона можно выделить четыре стадии .

1. Стадия формирования. Начинается с появления первой замкнутой изобары (изобара - линия равного давления). Давление в центре циклона опускается до 990 гПа. Лишь около 10% тропических депрессий получает дальнейшее развитие.

2. Стадия молодого циклона или стадия развития. Циклон начинает быстро углубляться, т.е. отмечается интенсивное падение давления. Ветры ураганной силы образуют вокруг центра кольцо радиусом 40 - 50 км.

3. Стадия зрелости. Падение давления в центре циклона и увеличение скорости ветра постепенно прекращаются. Область штормовых ветров и интенсивных ливней увеличивается в размерах. Диаметр тропических циклонов в стадии развития и в зрелой стадии может колебаться от 60 - 70 км до 1000 км.

4. Стадия затухания. Начало заполнения циклона роста давления в его центре). Затухание происходит при перемещении тропического циклона в зону более низких температур поверхности воды или при переходе на сушу. Это связано с уменьшением притока энергии (тепла и влаги) с поверхности океана, а при выходе на сушу еще и с увеличением трения о подстилающую поверхность.

После выхода в умеренные широты тропический циклон может потерять свои специфические свойства и превратиться в обычный циклон внетропических широт. Случается и так, что тропические циклоны, оставаясь в тропиках, выходят на материк. Здесь они быстро заполняются, но при этом успевают произвести много разрушений.

Тайфуны

К числу наиболее мощных и разрушительных тропических циклонов относятся тайфуны. Ежегодные убытки от тайфунов приносят значительный урон экономике ряда стран Азии. Большинство экономически слаборазвитых стран с большим трудом восстанавливают ущерб, причиняемый тайфунами.

Из 25-30 тайфунов, которые каждый год появляются над западной частью Тихого океана, на Японское море и Приморский край выходят в различные годы от 1 до 4. Все они возникают над океаном к северо-востоку от Филиппин. Средняя продолжительность существования тайфуна составляет 11 дней, а максимальная - 18 дней. Минимальное давление , наблюдавшееся в таких тропических циклонах, колеблется в широких пределах: от 885 до 980 гПа, но при выходе тайфунов на нашу территорию давление в их центрах повышается до 960-1005 гПа. Максимальные суточные суммы осадков достигают 400 мм, а скорость ветра - 20 - 35 м/с.

В тропической зоне в широтах от 5 до 25° обоих полушарий наблюдаются тропические циклоны, обладающие огромной разрушительной силой. Подсчитано, что если бы всю энергию только одного тропического циклона превратить в электрическую, то ее хватило бы всему человечеству на несколько лет.

Тропические циклоны представляют собой небольшие по размерам циклоны, в среднем 100 - 200 миль в диаметре, с очень низким давлением в центре (очень глубокие циклоны).
Они сопровождаются мощной, спускающейся до земли, грозовой облачностью, ураганными ветрами, сильными ливнями, огромными океанскими волнами. Даже самым крупным современным судам очень трудно бороться с ураганом, и часто эта борьба заканчивается гибелью судна.

Давление в центральной области тропического циклона в среднем бывает 960 - 970 мбар, но иногда 900 мбар и ниже. Разница в давлении между центром и периферией тропических циклонов на 1° расстояния (111 км), так называемая величина барического градиента, составляет 30 - 40, а иногда и более 100 мбар. тогда как в обычных циклонах она, как правило, не превышает 20 - 25 мбар.
По этой причине скорость ветра в тропических циклонах обычно достигает ураганной силы до 50 - 60 м/сек и более. Возникают тропические циклоны только над океанами и морями Причины их возникновения до сих пор еще не вполне выяснены. В настоящее время существует несколько теорий образования тропических циклонов.

Согласно одной из них, циклоны возникают от восходящих токов теплого и влажного воздуха, которые сопровождаются выделением огромных количеств скрытой тепловой энергии в результате конденсации водяных паров.
Другая теория объясняет это явление взаимодействием воздушных масс северного и южного полушарий в зоне сходимости пассатов. Но одно совершенно ясно, что тропические циклоны возникают в таких океанических районах и в те сезоны года, когда температура поверхности моря наибольшая и превышает 26-27°. Не совсем ясна пока еще структура тропических циклонов.
В то время как кругом бушуют ураганные ветры, сильнейшие ливни и грозы,в центре, диаметром в среднем 10 - 15 миль, наблюдается область ясной штилевой погоды - «глаз бури»

Наиболее опасной является правая (по движению) половина циклона в северном полушарии а в южном-левая Здесь скорость ветра нередко достигает 65 м/сек а скорость отдельных шквалистых порывов 100 и/сек и более

Наиболее часто тропические циклоны в северном полушарии наблюдаются в период с августа по сентябрь, а в южном полушарии в районе Тихого океана с января по июль, в Индийском океане с ноября по апрель Исключение составляет северная часть Индийского океана, где тропические циклоны чаще встречаются с мая по декабрь

Тропические циклоны, зарождающиеся на западе Тихого океана, называются тайфунами , в Атлантическом океане - Антильскими ураганами , в северной части Индийского океана - циклонами , а в южной - орканами , у берегов Австралии - «вилли-вилли» В отличие от обычных циклонов тропические движутся с востока на запад, а некоторые, пересекая тропические широты, меняют направление и идут в северном полушарии к северо- востоку, а в южном - к юго-востоку.
Если с переходом в средние широты тропический циклон встречает полярный фронт,то он значительно увеличивается в размерах и превращается в обычный глубокий циклон с теплым и холодным фронтом. В среднем за год в Тихом океане наблюдается около 20 - 23 циклонов, в Атлантическом 12 - 13, в Индийском - около 15. Пути тропических циклонов, за редким исключением, постоянны.
Скорость движения тропических циклонов вначале бывает небольшой, но у хорошо развитых достигает 15 - 20 миль в час и более. Продолжительность существования тропических циклонов составляет в среднем 8 - 10 суток.

При прохождении в море тропического циклона появляется характерный, нарастающий шум. Черные или красные клочья разорванных облаков быстро проносятся по небу. С большой скоростью надвигается огромное черное облако, закрывая все небо. Ветер усиливается, становится порывистым, начинают беспрерывно налетать шквалы.
Гремит не переставая большой силы гром Огромные ослепительные молнии часто пронизывают наступивший мрак. Очень сильный ветер создает гигантские волны, обладающие огромной силой. Потоки дождевой воды смешиваются в воздухе с брызгами и пеной от волн, видимость уменьшается до нескольких метров. Такое состояние погоды и моря может длиться много часов.

Когда проходит центр тропического циклона («глаз бури»), минут на 20 - 30 ветер стихает до штиля, проясняется, можно видеть голубое или звездное небо, но волнение моря не уменьшается.
Волны здесь сходятся от всех направлении и создают чрезвычайно крутую и беспорядочную, очень опасную для судов толчею (стоячие волны длиной около 40 м). По мере удаления от центра циклона волнение принимает более упорядоченный, регулярный характер.

После прохождения «глаза бури» барометр делает быстрый скачок вверх, и от противоположного румба снова налетает шквал ураганной силы.
Общий характер погоды становится таким же, как и до прохождения центра циклона. Иногда в тропическом циклоне наблюдаются смерчи - небольшие по размерам вихри диаметром в несколько сот метров при скорости перемещения до 20 - 25 миль в час. Ветер в таком вихре имеет колоссальную скорость 200 - 250 м/сек.
Отличительная особенность смерчей - воронкообразное опускание облачности с длинным отростком вниз в виде хобота, конец которого иногда касается воды. Смерчи обладают огромной разрушительной силой.

Опасность тропических циклонов для мореплавания еще усугубляется и тем, что из-за относительно малых размеров они не всегда могут быть обнаружены на картах синоптиками службы погоды.
По этой причине суда, находящиеся в море, не могут своевременно получить предупреждения о зарождении и пути перемещения урагана. В связи с этим особо важное значение имеют местные признаки и радиотехнические средства для обнаружения приближающихся тропических циклонов.
При передаче по радио сведении о тропических циклонах им присваиваются женские имена Вера, Диана, Нэнси, Шарлотта и др. В старину тропическим циклонам давали имена кораблей, которые их обнаружили.

Как уже было сказано в разделе «Волны на море», по направлению зыби можно судить о положении центра циклона, а по изменению ее направления-о направлении движения циклона. Появление зыби, идущей не от того направления, от которого дует или дул ранее ветер,-признак приближения тропического циклона.

При приближении тропического циклона атмосферное давление резко изменяется, поэтому наблюдение за показаниями барометра и барографа является одним из важных факторов своевременного обнаружения и предсказания приближающегося тропического циклона. Атмосферное давление на расстоянии 120 - 150 миль от центра тропического циклона начинает постепенно падать, но еще заметно сохраняется его суточный ход.
Далее с приближением центра тропического циклона на расстояние 60 - 110 миль суточный ход давления полностью нарушается, давление резко падает (па 13 - 20 мбар в час), падение давления прекращается лишь при прохождении «глаза бури».
После прохождения центра тропического циклона давление начинает повышаться вначале быстро, а затем, с удалением центра, - медленнее и наконец достигает нормального значения для данного района.

Приближению тропического циклона иногда на очень больших расстояниях (до 1500 миль). Предшествует появление перистых нитеобразных облаков с загнутыми концами, которые лучше всего наблюдаются при восходе или заходе солнца. Если эти облака кажутся сходящимися в одной точке, то с большой вероятностью можно считать, что на расстоянии около 500 миль от судна в районе сходимости этих облаков расположен центр тропического циклона.
На расстоянии около 300 миль от центра тропического циклона направление движения перистых облаков часто совпадает с направлением движения циклона Перистые облака не всегда являются безусловным признаком приближения тропического циклона, однако появление их не следует оставлять без внимания.
На расстоянии 500 - 600 миль от центра циклона обычно наблюдаются перисто кучевые облака, а на расстоянии 200 - 250 миль нагромождения мрачных мощных кучево-дождевых облаков, вид неба в этот момент угрожающий.
Появлению кучево-дождевых облаков часто предшествует возникновение на горизонте небольшого, заметно увеличивающегося и быстро движущегося темного облака - «бычьего глаза».
На расстоянии 200 - 250 миль от центра тропического циклона хорошим признаком его приближения является появление разорванно-кучевых облаков.

Вначале это одиночные облака, но с приближением центра циклона количество их увеличивается, они уплотняются и постепенно переходят в дождевые.
Одновременно проходят шквалы с ливнями. Движение разорванно-кучевых облаков указывает на направление движения центра тропического циклона. Если стать лицом навстречу движению этих облаков, то центр тропического циклона будет расположен вправо от судна.

В 100 - 150 милях от центра тропического циклона начинается сильный ливневый дождь, который хорошо просматривается на экране судового радиолокатора.
При нормальной радиолокационной наблюдательности полоса ливневого дождя обнаруживается на пределе дальности радиолокатора; это помогает определить положение судна относительно центра тропического циклона.
В 10 - 15 милях от центра дождь прекращается, облака расходятся. После прохождения центральной области тропического циклона облака снова смыкаются и начинается ливневый дождь такой же силы, как и до прохождения центра циклона, однако продолжительность дождя несколько меньше. С удалением тропического циклона дождевые облака переходят в кучевые, и дождь прекращается.

При приближении тропического циклона, так же как и при приближении обычного, иногда наблюдаются гало и венцы вокруг солнца и луны.

Багрово-красная окраска зари - признак приближения тропического циклона. Причем вечерняя заря удерживается долгое время и остается до конца красной, не переходя в желтый цвет. В то же время с противоположной стороны хорошо видна тень земли, край которой имеет оранжевую окраску.
Такая заря может наблюдаться за 2 - 3 суток до наступления циклона. Иногда тропическим циклонам предшествуют восходы и за ходы солнца, при которых небо принимает огненный или медно-красный цвет с разнообразными оттенками.

За сутки и более до наступления тропического циклона наблюдается ясное небо, штиль или слабый ветер, значительное повышение температуры, абсолютной и относительной влажности воздуха (ощущается сильная духота) и нарушение их суточного хода, с начала наступления и дальнейшего прохождения циклона наблюдается быстрое падение температуры воздуха.

Ночью со стороны приближающегося тропического циклона часто видны сильные отблески молний (зарницы).

При радиоприеме слышатся частые разряды или сплошной треск, усиливающийся по мере приближения циклона.

На экране радиолокатора появляются отдельные светлые пятна, представляющие собой крупнокапельные скопления в атмосфере

Направление ветра в различных частях тропического циклона изменяется так же, как и в циклонах умеренных широт, отличаясь только гораздо более быстрым переходом от одного румба к другому. Направление ветра - хороший признак определения местонахождения центра тропического циклона.
По изменению направления ветра можно судить, в какой половине циклона относительно его пути находится судно (см. «Уклонение судов от тропических и глубоких циклонов»).

Увеличение скорости ветра - признак приближения тропического циклона, но этот признак проявляется слишком поздно.

План лекции

Понятие тропического циклона.

Зарождение и строение тропических циклонов.

Районы зарождения и основные пути тропических циклонов.

Стадии развития и траектории движения тропических циклонов.

Погода в тропических циклонах.

Признаки приближения тропического циклона.

Определение положения судна относительно центра тропического циклона.

Основные теоретические положения

Понятие тропического циклона.

Циклоническая деятельность наблюдается не только в умеренных и высоких широтах. Вблизи тропических фронтов обоих полушарий (в широтной зоне от 5 до 25° с.ш. и ю.ш.) на Земле зарождаются грозные стихийные явления – мезомасштабные вихри – тропические циклоны. Обычно в низких широтах возникает большое число циклонических возмущений, но они бывают слабо выражены: давление в центре всего на 1 - 2 мбар ниже окружающего барического поля, ветры слабые, перемещаются медленно с востока на запад. Но время от времени эти возмущения начинают развиваться и превращаться в глубокие тропические циклоны с большими барическими градиентами и штормовыми ветрами. С фронтальными циклонами умеренных и высоких широт их роднит штормовой и ураганный ветер, похожая вращательная циркуляция вихрей, обильные осадки, выпадающие из их облачных систем, и соразмерность.

Принципиальные отличия фронтальных и тропических циклонов заключаются в их энергетике, вертикальном строении воздушных потоков, скорости ветра, направлении перемещения и сроках жизни самих вихрей.

Тропические циклоны – это сравнительно небольшие, но очень глубокие вихри, обладающие большой кинетической энергией. Для развития тропического циклона необходима большая энергия неустойчивости воздушной массы. Мощный подъем очень теплого и влажного воздуха над возникшим возмущением – обязательное условие его развития.

Давление в центре тропического циклона обычно составляй 980–950 мбар, в отдельных случаях – ниже 930 мбар. Диаметр тропического циклона составляет 100–300 миль, но иногда и больше.

2. Зарождение и строение тропических циклонов.

За счет колоссальных энергий (в отдельных случаях скорость ветра в ураганах превышает 120-150 м/с) количество атмосферных осадков, выпадающих за сутки, достигает высоты 20 м и более.

В центральной части урагана под действием центробежного выбрасывания воздуха, при малом его притоке в приземном слое, давление быстро падает. Первоначально слабая барическая депрессия усиливается, и уже через несколько суток мощный циклон начинает двигаться к западу, все более увеличивая свою глубину и скорость движения, возрастает и сила ветра в нем. Циклон развивается в тропический ураган.

Согласно фронтальной теории, возникновение урагана объясняется взаимодействием воздушных масс Северного и Южного полушарий на тропическом фронте в зоне встречи пассатов. Здесь, вследствие интенсивного нагрева поверхности океана, наблюдается значительный контраст температур нижних и верхних слоев атмосферы, что создает большую неустойчивость воздушных масс – мощные конвективные движения.

Волновая теория зарождения ураганов пытается связать прохождение длинных (до 2000 км) восточных волн атмосферного давления. Эти волны, перемещаясь с востока на запад, теряют свою устойчивость и превращаются в вихри – тропические циклоны.

В развитии любого тропического циклона до интенсивного урагана прослеживаются четыре стадии:

- стадия формирования – неустойчивая погода, шквалистые ветры различных направлений. Намечается центр циклона. Сила ветра вблизи него (50-100 морских миль) не превышает 7 баллов;

- молодой циклон – дальнейшее падение давления, образование вокруг центра циклона пояса ураганных ветров. Формирование в центре циклона ясной погоды со слабыми ветрами или штилем – «глаза бури»;

- зрелый ураган – прекращение падения давления и усиления ветра. Площадь, занятая ураганом, увеличивается до максимума, нарушается симметрия урагана. Плохая погода в правой его половине наблюдается на большей площади, чем в левой.

- разрушение урагана . Эта стадия наступает, как правило, после поворота урагана через полярный курс к востоку. Интенсивность урагана ослабевает, «глаз бури» исчезает и ураган принимает черты обычного нетропического (фронтального) циклона. Точно так же тропические ураганы затухают и при переходе на сушу, когда прекращается приток влаги и увеличивается трение воздуха о подстилающую поверхность.

Все циклона, зарождающиеся в тропиках, подразделяются на четыре группы.

1-я группа . Тропическое возмущение – обладает слабой тропической циркуляцией.;

2-я группа . Тропическая депрессия – слабый тропический циклон с явно выраженной приземной циркуляцией, наибольшая скорость установившегося ветра в котором не превышает 12-13 м/с.;

3-я группа . Тропический шторм – циклон, наибольшая скорость установившегося ветра в котором достигает 33 м/с;

4-я группа . Тропический ураган – циклон, скорость ветра в котором превышает 33 м/с (60 уз.).

Таким образом, тропические циклоны классифицируются следующим образом (табл. 1)

В основу классификации положен критерий скорости ветра в центральной области тропического циклона. Однако тропические циклоны отличаются не только по ветровому режиму, но и по характеру распределения облачности, осадков и других метеорологических элементов (табл.1).

Таблица 1. Классификация тропических циклонов в зависимости от скорости ветра.

По сравнению с внетропическими циклонами тропические циклоны - более скромных размеров, но обладают более значительными энергетическими ресурсами, Диаметр тропических циклонов может составлять десятки и сотни километров, а горизонтальный градиент давления, как и скорости ветра, намного превышают возможности даже интенсивных внетропических циклонов.

Тропические циклоны зарождаются в штилевой зоне над океанами (преимущественно между широтами 5 и 20°) как в северном, так и в южном полушарии и движутся вдоль изобар с востока на запад (рис. 53). В северном полушарии возникшие над Тихим океаном тропические циклоны, перемещаясь вдоль пассатов, подходят к юго-восточным берегам Азии, а затем поворачивают вправо и движутся по направлению к Японским островам. В среднем за год у юго-восточных берегов Азии зарождается свыше 20 тайфунов. Над Атлантикой тропические циклоны также перемещаются вдоль пассатов. Достигнув Мексиканского залива и Флориды, они поворачивают на север. Попадая в зону больших контрастов температуры средних широт, тропические циклоны вновь углубляются, превращаясь в обычные внетропические циклоны с хорошо выраженной температурной асимметрией. Тропические циклоны часто наблюдаются на полуострове Индокитай, на Тихоокеанском побережье Китая и Японии. В отдельных случаях они появляются на советском Дальнем Востоке и Атлантическом побережье Северной Америки. Менее часто тропические циклоны образуются на севере Индийского океана.

В южном полушарии тропические циклоны возникают в экваториальной зоне Индийского и Тихого океанов. Над Южной Атлантикой они не образуются. Система циркуляции в тропических циклонах аналогична циркуляции в циклонах внетропических широт - в северном полушарии против часовой стрелки, в южном полушарии по часовой стрелке.

Причины возникновения тропических и внетропических циклонов различны. Если для возникновения циклонов внетропических широт необходимы большие горизонтальные градиенты температуры и давления в тропосфере, то в начале зарождения тропических циклонов они почти отсутствуют. Поэтому в системе тропических циклонов атмосферные фронты, как правило, не обнаруживаются. Причины возникновения тропических циклонов еще недостаточно известны. Предполагается, что образование их связано с большой термической неустойчивостью воздуха при его достаточном влагосодержании.

Следует заметить, что в зоне возникновения тропических циклонов температуря поверхностных вод океанов обычно колеблется между 26° и 27°. Циклоны обычно возникают в тех случаях, когда температура воды достигает 27° и более. Тогда воздух становится неустойчиво стратифицированным. Если при этом на высотах с севера или юга вторгается холодный воздух, то неустойчивость возрастает и создаются, по-видимому, оптимальные условия для образования тропических циклонов. Так как температура + 27° на поверхности океанов в северном полушарии появляется летом и осенью, то тропические циклоны образуются здесь преимущественно во второй половине лета и осенью. Весной и в первой половине лета они возникают редко, а в январе - апреле их вовсе не бывает. Зато август, сентябрь и октябрь являются месяцами, в которые наиболее часто образуются тропические циклоны. В южном полушарии, на Индийском и Тихом океанах, чаще всего они возникают в декабре - марте, а в мае - октябре тропические циклоны появляются в единичных случаях.

Возникают тропические циклоны в так называемой внутритропической зоне конвергенции, которая наблюдается в летнем полушарии между тропиками и экватором. В зоне конвергенции ветра появляются упорядоченные восходящие движения воздуха, которые усиливают термическую конвекцию. Последняя способствует развитию неустойчивости и возникновению интенсивных восходящих движений влажного воздуха, приводящих к конденсации водяного пара и освобождению огромного количества энергии.

До работы метеорологических искусственных спутников Земли не все тропические циклоны могли учитываться. Теперь уже очевидно, что возникает их заметно больше, чем считалось прежде. Однако не все они достигают разрушительной силы. Возникшие тропические циклоны переходят в стадию шторма при наличии условий, способствующих их развитию.

Скорость движения тропических циклонов заметно меньше скорости перемещения циклонов средних и высоких широт. В низких широтах скорость их движения редко превышает 15-20 км/ч., или 350-500 км/сут, т. е. соответствует скоростям пассатов. Тропические циклоны в зависимости от места их зарождения называют по-разному: на Тихом океане это тайфун, что по-китайски означает «сильный ветер», в Северной Атлантике их называют ураганами, что также означает «сильный ветер» (по-индейски), в Индии это циклоны, а в Австралии - вилли-вилли и др.

По договоренности между метеорологами с 1953 г. каждый тайфун или ураган в северном полушарии, достигший интенсивности шторма, т. е. скорости ветра 17 м/сек, получает женское собственное имя, в южном полушарии - мужское собственное имя. Обычно список этих имен составляется заранее и включает в себя имена, расположенные в алфавитном порядке, от латинского «А» до « Z ».

Естественно, что своевременный прогноз путей движения тропических циклонов является весьма необходимым. Однако это сопряжено с трудностями, так как циклон внезапно может изменить траекторию движения, что чаще происходит при подходе к материку. Если даже точно рассчитать траекторию движения циклона, то все равно невозможно предупредить те огромные разрушения, которые обычно он производит при своем прохождении. Прохождение тропических циклонов сопровождается не только разрушениями, но множеством человеческих жертв, когда они проходят через густонаселенные районы нашей планеты. Это происходит ежегодно и по нескольку раз в год.

Разрушительная сила тропических циклонов огромна. Нередко скорость ветра в них достигает 300-400 км/ч. Такие скорости ветра не поддаются измерениям. О них судят лишь по результатам разрушений, которые оставляют после себя циклоны.

Максимальная сила ветра у поверхности земли по 12-балльной шкале соответствует скорости 100 км/ч. Во внетропических широтах вблизи поверхности земли даже такой силы ветры редки. Можно же представить, какие огромные разрушения приносят тайфуны и ураганы. Вот несколько примеров.

Тайфун, прошедший над Японией 21 ноября 1934 г., частично или полностью разрушил 700 000 домов, вывел из строя более 11000 судов, вызвал наводнение и причинил огромный ущерб. Почти такой же разрушительной силой обладал тайфун, прошедший над Японией 26 сентября 1959 г. По сообщениям газет, при прохождении тайфуна скорость ветра достигала 180 км/ч. Такой ветер срывает крыши домов, вырывает с корнями деревья, уничтожает все на пути. Шквальный ветер, потоки дождя и морские волны, сопровождавшие тайфун, произвели разрушения во многих городах и селах. Без крова осталось до 1,5 млн. человек. Более 5000 человек погибли и пропали без вести, свыше 15 тыс. человек получили ранения. Было разрушено 180 тыс. домов, а около 300 тыс. домов оказались затопленными. Пострадали железнодорожный транспорт, морские суда и пр.

По сообщению газеты «Правда» от 20 сентября Л летом 1961 г. тропические циклоны произвели страшные разрушения на берегах Атлантики и Тихого океана. Один из них, названный «Карла», 6 сентября из Мексиканского залива сместился в штаты Техас и Луизиана. Город Галвестон, расположенный на берегу этого залива, был почти полностью разрушен. Ветром скоростью более 200 км/ч уносило деревянные строения, жилые дома. Другой тропический циклон («Дебби»), возникший вблизи островов Зеленого Мыса, переместился к Британским островам, где произвел огромные разрушения, а затем заполнился в районе Норвежского моря.

Еще большей разрушительной силы циклоны возникли над Тихим океаном. В районе Маршалловых островов 4 сентября зародился тайфун «Памела», через несколько дней он бушевал на острове Тайвань. В одном лишь городе Тайбее было разрушено 800 домов.

Через несколько дней вблизи тех же Маршалловых островов возник циклон «Нэнси», в котором скорость ветра превышала 300 км/ч. 15 сентября он приблизился к южным берегам Японии и прошел вдоль островов к северо-востоку, разрушив на своем пути более 450 тыс. домов, 400 мостов и дамб. По неполным данным, погибло более 150 и было ранено свыше 2000 человек. Во многих районах прервалась железнодорожная связь, прекратилось снабжение электричеством. Прохождение тайфуна «Нэнси» сопровождалось сильными ливневыми дождями. Прибрежные районы были затоплены океаническими волнами. 17 сентября тайфун вышел в Охотское море и произвел разрушения в южной части Сахалина.

Иногда тайфуны причиняют ущерб и населенным пунктам советского Дальнего Востока, когда перемещаются несколько западнее своего обычного пути.

Тропический циклон «Нэнси» по разрушительной силе является одним из сильнейших за последние годы.

Огромным разрушениям подверглись города Санто-Доминго в Доминиканской республике 3 сентября 1930 г. и Четумаль (Мексика) в ночь на 28 сентября 1955 г. при прохождении урагана «Жаннет». В Четумале - городе с населением около 2,5 тыс. человек - осталось лишь четыре сильно поврежденных здания, а остальные были полностью разрушены.

Ураганный ветер ломает и вырывает с корнями деревья, уничтожает урожай. Полоса ветровых разрушений в тропических циклонах тянется в среднем на 100-200 км, а в отдельных наиболее мощных тихоокеанских тайфунах может доходить до 1000 км.

В сообщении ТАСС 10 июля 1967 г. извещалось, что от про-мчавшегося над Японией тайфуна в районах островов Кюсю и западной части Хонсю погибло 200, пропало без вести 140 и ранено 430 человек. Разрушено и смыто около 1500 домов, а вода затопила 47 тыс. строений и др.

По данным наблюдений, тропический циклон «Инее», прошедший с 23 сентября по 10 октября 1966 г. путь от побережья Африки до Карибского моря и Мексиканского залива, был наиболее интенсивным. Со времени урагана «Флора» (1963) этот циклон причинил наибольшие разрушения. Скорость ветра в его системе достигала 85 м/сек или более 300 км/ч. Над Малыми Антильскими островами скорость ветра доходила до 50-60 м/сек. На острове Гваделупа было убито 40 и ранено 70 человек, а около шести тысяч осталось без крова, Следующие два дня на острове Гаити этот ураган разрушил тысячи домов и погибло более 500 человек. Максимальная скорость ветра достигала 85 м/сек. С приходом на Кубу скорость ветра уменьшилась до 40-50 м/сек, но и здесь были произведены разрушения. В первых числах октября он вышел к Атлантическому океану и вновь появился над Кубой и Мексиканским заливом, а затем прошел в Мексику и потерял свою интенсивность, но все же успел разрушить 2,5 тысячи домов. 6-7 октября этот ураган в Гаване за 30 часов вылил 300 мм осадков.

Ураганной силы ветры в тропических циклонах вызваны большими горизонтальными градиентами давления. Хотя диаметр

тропических циклонов в сравнении с внетропическими мал (обычно десятки и сотни километров), градиенты давления велики. В их системе градиент давления достигает 20-40 мб на 100 км, а скорость ветра превышает 100-150 км. Однако нередки случаи, когда величина градиента давления составляет 40-60 мб на 100 км.

В тропических циклонах давление в центре составляет в среднем 960-970 мб, но в отдельных случаях зарегистрировано давление, равное 900 мб и ниже. Последние наблюдаются 1-2 раза в год. Из известных циклонов самое низкое давление у поверхности моря -877 мб было зарегистрировано в центре тайфуна «Ида» 24 сентября 1958 г.

На рисунке 54 приведена карта приземного давления за 15 часов 28 августа 1959 г. Здесь среди внетропических циклонов и антициклонов привлекает внимание один циклон с густо проведенными изобарами. Это тропический циклон над Тихим океаном - тайфун «Джоан». В его центре давление равно 900 мб, а на периферии 1000 мб. Следовательно, разность давления между центром и периферией равна 100 мб, а градиент давления - 10 мб на 100 км. Естественно, что в циклоне скорости ветра были ураганными и на своем пути он совершил большие разрушения.

Тропический циклон с сильными ветрами охватывает тропосферу обычно до высот 8-12 км. Скорости ветра с высотой уменьшаются, но и на 4-5 км они остаются еще сильными, причем не во всех частях скорости одинаковы. Самые большие скорости наблюдаются в той части циклона, где направление вращательного движения в системе тропического вихря совпадает с направлением его перемещения. В северном полушарии правая (в направлении движения) часть циклона оказывается наиболее опасной; моряки ее называют «опасным полукругом».

При приближении циклона давление быстро падает и так же быстро повышается после прохождения его центра через пункт наблюдений.

Как видим, по структуре тропический циклон имеет много общего с внетропическим. Но, кроме различия в размерах, условий возникновения и скоростей ветра, есть еще одна особенность в его строении, которая остается необъясненной. Это так называемый «глаз бури».

Давно известно, что при приближении тропического циклона сначала появляются разрушительной силы ветры одного направления, затем наступает затишье и показывается даже голубое небо. После этого вновь начинаются ураганные ветры, но уже противоположного направления. Зона затишья находится в средней части циклонов («глаз бури»). Это связано с наличием нисходящих движений воздуха в центре, в то время как во всей системе тропических циклонов происходит интенсивный подъем воздуха, вызывающий облакообразование и выпадение обильных осадков.

На рисунке 55 приведена схема вертикального строения урагана у юго-восточных берегов Северной Америки. Здесь показано распределение облачности и осадков, а также горизонтальные и вертикальные движения в его системе и положение тропопаузы. На фотографии (рис. 56) изображена облачная система и «глаз бури» в урагане «Грейс» 28 сентября 1959 г. Как видно, в расположении «глаза бури» имеются разрывы в облаках, с просвечивающей внизу водой.

Корабль, попавший в «глаз бури», иногда вынужден двигаться вместе с ним, пока не представится возможность вырваться за его пределы.

Ураганные ветры в циклоне вызывают приливы огромного количества морской воды, которые тоже вызывают разрушения. Например, мощный тайфун над Японией с давлением в центре, равным 920 мб привел к быстрому повышению воды в районе Осака на 2 м за 10 минут и нанес большой ущерб двум крупным городам Японии - Осака и Кобе. Погибло около 3 тыс. человек, а более 15 тыс. были ранены и пропали без вести.

Итак, каждый год тропические циклоны, зарождающиеся в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, наносят огромный ущерб населению Юго-Восточной, Восточной и Южной Азии (Индии и Пакистана), Австралии, Мадагаскара, центральной и юго-восточной части Северной Америки.

Изучение тропических циклонов началось еще в XVIII веке, но до 30-х годов XX века все ограничивалось их описанием. Лишь в 40-х годах с помощью самолетов и радиолокаторов удалось установить характер распределения облачности в их системе, определить особенности строения и др.

В прибрежных районах юго-востока Северной Америки и востока Азии создана сеть радиолокационных станций, в обязанность которых входит оповещение населения о грозящей опасности. Используется для этой цели и самолетная разведка.

В настоящее время с помощью метеорологических спутников получают снимки облаков почти на всем земном шаре. По этим снимкам легко определить, где зарождаются тропические циклоны, проследить траекторию движения их и своевременно предупредить население об опасности. На рисунке 57 приводится фотография

облачности, снятая метеорологическим спутником «Кос-мос-144» 10 апреля 1967 г. в тайфуне «Виолетта» у юго-восточных 1 берегов Азии. Снимок позволяет судить о структуре облаков, а также об особенностях строения этого тропического вихря.

Источник---

Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.